DE3026611A1 - Vorrichtung zum erzeugen eines optimierten kraftstoff-luft-gemisches - Google Patents

Description

- 6 Beschreibung

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung der im Oberbegriff von Anspruch 1 genannten Art.

Bei einem Festlufttrichter-Vergaser erfolgt die Kraftstoffdosierung normalerweise mittels einer in den engsten Venturi-Bereich einmündenden Kraftstoff-Düse, aus der der Kraftstoff in Abhängigkeit von variierenden ünterdruckverhaltnissen in eine Mischkammer gesaugt wird. Eine solche Kraftstoffdosierung ist relativ anfällig und ungenau, da die angesaugte Kraftstoffmenge nicht bedarfsabhängig geregelt und beispielsweise von der Düseneinstellung sowie dem Düsenverschmutzungsgrad beeinflußt wird. Hierdurch können über längere Zeiträume keine engen Funktionstoleranzen ohne komplizierte Nachstellungen sichergestellt werden. Es ist ferner bekannt, bei einem Festlufttrichter-Vergaser die Kraftstoffdosierung mittels einer in bezug auf eine Düse linear verschiebbaren Düsennadel in bedarfsabhängiger Weise so durchzuführen, daß der freie Düsen-Durchtrittsquerschnitt in Abhängigkeit von gemessenen Betriebsparametern und gespeicherten Funktionszusammenhängen verändert wird. Während eine solche Kraftstoffdosierung sehr viel sensibler und genauer ist, kann sie jedoch relativ träge und insbesondere für schnell veränderliche Betriebszustände ungeeignet sein.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Vorrichtung der im Oberbegriff genannten Art so auszubilden, daß sie einerseits eine auch über längere Zeiträume sehr genaue und andererseits eine schnelle sowie sensible bedarfsgerechte Kraftstoffdosierung ermöglicht. - 7 -

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Zur Lösung der gestellten Aufgabe ist eine Vorrichtung der im Oberbegriff genannten Art erfindungsgemäß gekennzeichnet durch eine die Drosselklappe mit der Düsennadel koppelnde mechanische Steuerverbindung für gleichsinnige öffnungs- und Schließverstellungen der Drosselklappe und der Düsennadel, durch einen in den Kraftstoff-Ansaugkanal der Kraftstoff-Dosiereinheit einmündenden, veränderbaren Luft-Bypass zum feindosierend regelnden Vermindern des auf den anzusaugenden Kraftstoff ausgeübten Unterdrucks aus dem Ansaugrohr in Abhängigkeit von einem Regelsignal, durch Betriebsparameter-Meßglieder zum Erzeugen von dem Vergaser-Luftdurchsatz bzw. einer diesen repräsentierenden Größe, ferner der Motortemperatur sowie dem Kraftstoff-Istdurchsatz entsprechenden elektrischen Meßsignalen, durch eine elektronische Funktionsspeicherungs- sowie Regeleinrichtung, in der der vorgegebene Funktionszusammenhang zwischen dem Luftdurchsatz, der Motortemperatur sowie dem optimalen Mischungsverhältnis gespeichert ist und die in Abhängigkeit der gemessenen Luftdurchsatz- sowie Motortemperatur-Meßsignale ein dem Kraftstoff-Solldurchsatz entsprechendes Sollwertsignal erzeugt, und durch einen elektronischen Vergleicher, der das Regelsignal als Differenzsignal zwischen dem Sollwertsignal und dem dem Kraftstoff-Istdurchsatz entsprechenden Meßsignal erzeugt. Die Erfindung geht somit von dem Gedanken aus, einer über die mechanische Stouerverbindung in Abhängigkeit von der Drosselklappenstellung erfolgenden Dosierungsschnellsteuerung eine sehr genaue, bedarfsabhängige Feinregulierung der Kraftstoffdosierung mittels der Regelung des Luft-Bypasses zu überlagern. Dadurch ist die Kraftstoffdosierung einerseits sehr schnell, das heißt auch für häufig instationäre Betriebsvorgänge geeignet,

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und andererseits ausgesprochen genau, wobei sich enge Funktionstoleranzen über längere Zeiträume und ohne erforderliche Nachstellungen einhalten lassen. Unter Zugrundelegung gespeicherter Streubänder, das heißt dem Funktionszusammenhang zwischen dem Luftdurchsatz, der Motortemperatur und dem optimalen Mischungsverhältnis , ermöglicht die erfindungsgemäße Vorrichtung somit in Abhängigkeit von gemessenen Betriebsparametern in ausgesprochen wirksamer Weise das Erzeugen eines stets optimierten Kraftstoff-Luft-Gemisches. Die Vorrichtung ist sehr vielseitig und an verschiedene Betriebserfordernisse leicht anpaßbar. Da ein ständiger Vergleich des Kraftstoff-Istdurchsatzes mit dem Kraftstoff-Solldurchsatz im Sinne einer Gleichheit dieser Werte erfolgt, lassen sich in allen Betriebszuständen optimale Betriebsverhältnisse erzielen.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist ein mit der Atmosphäre verbundener Luft-Bypass mit einer Bypass-Düse, einer dieser zugeordneten Bypass-Düsennadel und einem die Stellung derselben in Abhängigkeit von dem Regelsignal bestimmenden elektrischen Verstellmotor, vorzugsweise einem Schrittmotor, vorgesehen. Dadurch ist ein einfaches, äußerst genaues Feinregulieren des Luft-Bypasses möglich. Die Verwendung eines Schrittmotors ist zweckmäßig, um eine Digitalisierung der Regelvorgänge und einen langlebigen, nachstellungsfreien Betrieb zu gewährleisten.

In weiterer Ausgestaltung ist vorzugsweise eine bezüglich ihres freien Durchtrittsquerschnitts konstante Kraftstoff-Drosselstelle am Eingang des Kraftstoff-Ansaugkanals der Dosiereinheit vorgesehen. Dabei ist die Kraftstoff-Drosselstelle zweckmäßigerweise als

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eine in Längsrichtung der Düsennadel verlaufende, mit dem anzusaugenden Kraftstoff verbundene Zuleitung konstanten Querschnitts ausgebildet. Bei dieser Ausführungsform ist vorzugsweise das Meßglied zum Erzeugen des dem Kraftstoff-Istdurchsatz entsprechenden Meßsignals ein mit der Kraftstoff-Drosselstelle verbündender Druckfühler. Die beim Durchströmen der Kraftstoff-Drosselstelle auftretenden und erfaßten Druckwerte sind ein direktes Maß für den jeweiligen Kraftstoff-Istdurchsatz, also für die in das Ansaugrohr gelangende Kraftstoffmenge. Während grundsätzlich auch andere Mittel zum Erfassen des Kraftstoff-Istdurchsatzes verwendet werden können, ist die über die genannte Druckmessung erfolgende Erfassung ausgesprochen einfach, preiswert, schnell und zuverlässig.

In weiterer Ausgestaltung ist es äußerst zweckmäßig, einen stellungsvariabel gesteuerten Drosselanschlag für die in Schließrichtung federvorgespannte Drosselklappe vorzusehen. Abgesehen davon, daß eine solche Steuerung beispielsweise auch für die Schubphasen von Bedeutung sein könnte, ist es in diesem Zusammenhang vor allem bevorzugt, einen den Drosselanschlag insbesondere im Leerlaufzustand in Abhängigkeit von der Motordrehzahl drehzahlregelnd verstellenden Schrittmotor einzusetzen. Auf diese Weise ist eine einfache, zuverlässige und langlebige Regelung der Leerlaufdrehzahl ohne notwendige Nachstellungen möglich.

Um eine weitgehende Kraftstoffzerstäubung und eine feinste Durchmischung des in das Vergaser-Ansaugrohr eingesaugten Kraftstoffes mit der zugeführten Luft zu gewährleisten, ist es bevorzugt, an den Ausgang der Kraftstoff-Dosiereinheit einen Ultraschallzer-

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stäuber anzuschließen. Dieser sorgt dafür, daß die angesaugten Kraftstoffteilchen fein zerstäubt und über den gesamten Querschnitt des Ansaugrohres verteilt werden.

Grundsätzlich kann der als Betriebsparameter zu erfassende Vergaser-Luftdurchsatz in irgendeiner beliebigen Weise gemessen werden. In diesem Zusammenhang hat es sich jedoch als besonders einfach und vorteilhaft erwiesen, daß das Meßglied zum Erzeugen des Meßsignals, welches der den Vergaser-Luftdurchsatz repräsentierenden Größe entspricht, einen mit dem- Ansaugrohr verbundenen, dynamische Druckwerte erfassenden Druckfühler aufweist, der mit der Funktionsspeicherungs- und Regeleinrichtung verbunden ist, in der die Zuordnung zwischen den dynamischen Druckwerten und dem jeweiligen Luftdurchsatz gespeichert ist. Dabei ist es zweckmäßig daß der Druckfühler mit einer unmittelbar stromauf der Drosselklappen-Schließstellung in das Ansaugrohr mündenden Entnahmeöffnung verbunden ist. Eine derartige indirekte Erfassung des Vergaser-Luftdurchsatzes durch Bestimmung dynamischer Druckwerte läßt sich mit ausreichender Genauigkeit schnell und einfach durchführen. In weiterer Ausgestaltung sind hierbei mit der Funktionsspeicherungs- sowie Regeleinrichtung verbundene Endschalter zum Erzeugen von der Leerlauf- und der Vollaststellung der Drosselklappe entsprechenden Drosselklappen-Signalen vorhanden, mittels derer gleichen dynamischen Druckwerten in der Leerlaufstellung ■ kleine und in der Vollaststellung große gespeicherte Luftdurchsätze zugeordnet werden. Hierdurch wird berücksichtigt, daß zwar in den Leerlauf- sowie Vollaststellungen der Drosselklappe gleiche dynamische Druckwerte auftreten können, daß diese Druckwerte

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jedoch keineswegs gleichen Luftdurchsätzen entsprechen. Im Teillastbereich zwischen der Leerlaufstellung und der Vollaststellung ist jedoch eine eindeutige Zuordnung zwischen den dynamischen Druckwerten und den jeweiligen Vergaser-Luftdurchsätzen möglich.

Um einen möglichst großen Unterdruck für das Ansaugen des Kraftstoffs zur Verfügung zu stellen, ist es bevorzugt, daß die Kraftstoff-Dosiereinheit in etwa in den engsten Venturi-Bereich einmündet. In weiterer Ausgestaltung ist es dabei besonders bevorzugt, daß sich der Venturi-Bereich und die Einmündung der Dosiereinheit für den gesamten Kraftstoff stromab der willkürlich einstellbaren Drosselklappe befinden. Im Unterschied zu normalen Festlufttrichter-Vergasern, deren Venturi-Bereich sich stromauf der Drosselklappe befindet, erfolgt dabei die gesamte Zugabe von Kraftstoff in allen Betriebsphasen stets im Bereich größten Unterdruckes, was zu einer wesentlichen Begünstigung der Kraftstoff-Luft-Gemischbildung führt. Dabei kann mit wesentlich weniger Systemgruppen auf einfachere sowie preiswertere und dennoch genauere Weise gearbeitet werden. Beispielsweise können verschiedene normalerweise notwendige Systemgruppen völlig entfallen, wie Austrittsdüsen an in Strömungsrichtung unterschiedlichen Vergaserstellen, ferner eine von Hand oder automatisch zu betätigende Starterklappe, außerdem Kaltstartmittel, Beschleunigungseinrichtungen, Anreicherungssysteme, Übergangssysteme und dergleichen mehr.

Bei einer praktischen Ausführungsform ist es bevorzugt, daß die durch eine Feder in Schließrichtung vorgespannte Düsennadel das Ansaugrohr etwa rechtwinklig durchsetzt. Hierdurch ergeben sich

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günstige bauliche Verhältnisse, was insbesondere auch dann gilt, wenn der Dosiereinheit ein ultraschallzerstäuber oder dergleichen nachgeschaltet ist, dessen Kraftstoff-Zuführungsleitung den das Ansaugrohr durchsetzenden Bereich der Düsennadel umgeben kann.

In weiterer Ausgestaltung ist es möglich, eine Kraftstoff-Dosiereinheit mit wenigstens zwei Kraftstoff-Ansaugkanälen vorzusehen, denen jeweils eine in das Ansaugrohr einmündende Düse und eine hiermit zusammenarbeitende Düsennadel zugeordnet sind. Abgesehen davon, daß somit die Dosiereinheit aus-parallel arbeitenden, gleichartigen Untereinheiten bestehen kann, ist es stattdessen in diesem Zusammenhang bevorzugt, daß die der Düse eines ersten Kraftstoff-Ansaugkanals zugeordnete erste Düsennadel mit der der Düse eines zweiten Kraftstoff-Ansaugkanals zugeordneten zweiten Düsennadel über einen Freilauf so gekoppelt ist, daß die zweite Düsennadel erst nach vollständigem Öffnungshub der ersten Düsennadel einen zusätzlichen Kraftstoff-Ansaugweg freigibt. Die Düsennadeln einer derartigen Kraftstoff-Dosiereinheit arbeiten somit nacheinander, und hierbei ist es bevorzugt, daß der veränderbare Luft-Bypass mit dem ersten Kraftstoff-Ansaugkanal verbunden ist und daß der Kraftstoff-Istdurchsatz als Summe der Kraftstoffdurchsätze beider Kraftstoff-Ansaugkanäle erfaßt wird.

Eine weitere Alternative besteht darin, daß die Kraftstoff-Dosiereinheit in ein stromauf geschlossenes und stromab offenes zusätzliches Ansaugrohr im Vergaser-Ansaugrohr stromab der willkürlich einstellbaren Drosselklappe mündet. Durch diese Maßnahme ist gewährleistet, daß der maximale Differenzdruck zum Ansaugen des Kraftstoffes unabhängig von der Drosselklappenstellung für die

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Luft verfügbar ist. Dabei ist es ferner bevorzugt, daß das zusätzliche Ansaugrohr in einen Ultraschallzerstäuber mündet. Dieser sorgt für eine Feinzerstäubung der angesaugten Kraftstoffteilchen und für ein gleichmäßiges Verteilen derselben über den gesamten Querschnitt des Vergaser-Ansaugrohrs.

Außerdem kann es vorteilhaft sein, im Inneren des zusätzlichen Ansaugrohrs eine willkürlich einstellbare Zusatzdrossel vorzusehen. Diese ermöglicht eine Minderung des auf den Kraftstoff einwirkenden Unterdrucks und somit eine Anpassung an verschiedene Betriebserfordernisse.

Die Erfindung wird nachfolgend an einem in einer Figur lediglich schematisch dargestellten Ausführungsbeispiel im Zusammenhang mit einem Vergaser näher erläutert, bei dem sich der Festlufttrichter stromab einer willkürlich betätigbaren Drosselklappe befindet.

Gemäß der einzigen Figur ist ein Vergaser-Ansaugrohr 10 mit einem

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Venturi-Bereich 12 ausgebildet. Stromauf dieses Venturi-Bereichs 12 ist eine willkürlich verstellbare, in nicht dargestellter Weise in Schließrichtung federvorgespannte Drosselklappe 14 schwenkbar gelagert. Eine allgemein mit 16 bezeichnete und nicht näher dargestellte Schwimmerkammer ist mit einer Kraftstoff-Doüiereinheit 18 verbunden, die eine in den Venturi-Bereich 12 einmündende ausgangsseitige Düse 20 in einem Düseneinsatz 22 aufweist. Eine profilierte, im vorliegenden Fall kegelige, dosierende Düsennadel 24 greift durch die Düse 20 und ist in bezug auf diese linear verschiebbar, so daß der freie Durchtrittsquerschnitt der Düse 20 in Abhängigkeit von der Position der Düsennadel 24 einstellbar ist. An ihrem der Düse 20 entgegengesetzten Ende ist die das Ansaugrohr 10 im Venturi-Bereich 12 rechtwinklig durchsetzende Düsennadel 24 im vorliegenden Ausführungsbeispiel mit einem Führungsblock 26 verbunden, der in einer am Vergaser-Ansaugrohr 10 festgelegten Führungshülse 28 geführt ist. Eine mechanische Steuerverbindung 30, beispielsweise in Form einer starren Stangenverbindung oder dergleichen, sorgt für eine Antriebskopplung zwischen der schwenkbaren Drosselklappe 14 und der linear verschiebbaren Düsennadel 24. Dabei wird die Schwenkbewegung der Drosselklappe 14 in eine lineare Bewegung der Düsennadel 24 umgesetzt, was beim vorliegenden Ausführungsbeispiel dadurch angedeutet ist, daß die mit der Drosselklappe 14 mitschwenkbare Steuerverbindung 30 über ein nicht bezeichnetes Koppelglied in einen ebenfalls nicht bezeichneten Querschlitz im Führungsblock 26 eingreift. Auf diese Weise wird die in Längsrichtung der Düsennadel 24 auftretende Bewegungskomponente der Steuerverbindung 30 auf die Düsennadel 24 übertragen. Demnach nimmt die Düsennadel 24 in bezug

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auf die Düse 20 eine von der Drosselklappenstellung direkt abhängige Lagebeziehung ein, und zwar in der Weise, daß der freie Durchtrittsquerschnitt der Düse 20 in der Leerlaufstellung der Drosselklappe 14 weitgehend vermindert und in der Vollaststellung der Drosselklappe 14 weitgehend vergrößert ist.

Die Kraftstoff-Dosiereirrheit 18 besitzt einen im Düseneinsatz 22 befindlichen Kraftstoff-Ansaugkanal32,in den ein veränderbarer Luft-Bypass 34 seitlich einmündet. Dieser enthält eine Bypass-Düse 36, in die eine profilierte, im vorliegenden Fall kegelige, dosierende Düsennadel 38 je nach Stellung eines als Schrittmotor ausgebildeten Verstellmotors 40 mehr oder weniger weit eingreift. Die Bypass-Düsennadel ist somit in bezug auf die dargestellte Position in Doppelpfeilrichtung des Verstellmotors 40 bewegbar, so daß für die in Pfeilrichtung strömende Bypass-Luft BL ein mehr oder weniger großer Düsendurchtrittsquerschnitt freigegeben wird.

Eine elektronische Funktionsspeicherungs- und Regeleinrichtung 42 hat mehrere Eingänge, denen elektrische Signale zugeführt werden. Hierzu gehören ein der gemessenen Motortemperatur T„ entsprechendes Signal, ein dem gemessenen Vergaser-Luftdurchsatz M₁. entspre-

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chendes Signal, ein der Motordrehzahl η entsprechendes Signal und Signale Z sowie A von nicht dargestellten und der Drosselklappe 14 zugeordneten Endschaltern, die die Drosselklappenstellung in der Leerlaufstellung und in der Vollaststellung repräsentieren. In der Funktionsspeicherungs- und Regeleinrichtung 42 ist der vorgegebene Funktionszusammenhang zwischen dem Luftdurchsatz M,, der Motortemperatur T„ und dem optimalen Mischungsverhältnis gespeichert, so daß aus den eingegebenen Größen T_M und M ein dem

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Kraftstoff-Solldurchsatz M_Rs entsprechendes Sollwertsignal erzeugt werden kann.

Das Sollwertsignal wird einem Eingang eines elektronischen Vergleichers 44 zugeführt, dessen anderem Eingang ein dem Kraftstoff-Istdurchsatz M_Ri entsprechendes Signal zugeführt wird. Der elektronische Vergleicher 44 bildet eine Signaldifferenz und erzeugt an seinem Ausgang immer dann ein dem Verstellmotor 40 zugeleitetes Regelsignal R, beispielsweise in digitaler Form, wenn die Differenz zwischen dem berechneten .M„ und dem gemessenen M.,.

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von Null verschieden ist.

Am Eingang des Kraftstoff-Ansaugkanals 32 befindet sich in Verlängerung der Düsennadel 24 eine im vorliegenden Fall zylindrische, bis unter das Kraftstoffniveau NK in der Schwimmerkammer 16 führende Kraftstoff-Drosselstelle 46. Oberhalb des Kraftstoffniveaus NK mündet eine nicht bezeichnete Druckentnahmeleitung seitlich in die als Zuleitung ausgebildete Kraftstoff-Drosselstelle 46 ein. Der an dieser Stelle auftretende Kraftstoffansaugdruck P„

ist ein Maß für den Kraftstoff-Istdurchsatz M^ und wird mit einem als Druckfühler ausgebildeten Meßglied 50 erfaßt. Dieses bildet den Differenzdruck zwischen dem Atmosphärendruck P und dem Kraftstoffansaugdruck P . Das ausgangsseitige Signal M_Ki des Meßgliedes 50 wird dem einen Eingang des elektronischen Vergleichers 44 zugeleitet.

Grundsätzlich ist es möglich, daß die Düsennadel 24 mittels einer schematisch dargestellten Feder 48, die im vorliegenden Fall auf den Führungsblock 26 einwirkt, in Schließrichtung der Düse 20

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vorgespannt wird. Grundsätzlich kann diese Vorspannung auch von der die Drosselklappe 14 in Schließrichtung vorspannenden, nicht dargestellten Feder übernommen werden.

Ein in Doppelpfeilrichtung bewegbarer stellungsvariabler Drosselanschlag 52 ist mit einem Schrittmotor 54 verbunden, dem ein Drosselanschlag-Signal DA von der Funktionsspeicherungs- und Regeleinrichtung 42 immer dann zugeleitet wird, wenn der Motor in der durch den Drosselanschlag 52 begrenzten Leerlaufstellung der Drosselklappe 14 nicht mit der erwünschten bzw. erforderlichen Leerlaufdrehzahl läuft. So kann beispielsweise ein Signal DA immer dann erzeugt werden, wenn in der durch das Signal Z vorgegebenen Leerlaufstellung der Drosselklappe 14 die gemessene Drehzahl η nicht der in der Funktionsspeicherungs- und Regeleinrichtung 42 gespeicherten Leerlaufdrehzahl entspricht. Außerdem ermöglicht der stellungsvariable Drosselanschlag 52 in Verbindung mit der Dosiereinheit 18 einen einwandfreien Anlaßvorgang in Abhängigkeit von der jeweiligen Motortemperatur. Diese beeinflußt somit die Leerlaufstellung der Drosselklappe 14 und über die mechanische Steuerverbindung 30 auch die Dosierstellung der Düsennadel 24 beim Anlaßvorgang. Die Feindosierung des Kraftstoffs erfolgt beim Anlassen wie auch bei den übrigen Betriebszuständen über den Luft-Bypass 34.

Der aus der der Schwimmerkammer 16 strömende Kraftstoff kann gemäß der zeichnerischen Darstellung aus der Düse 20 in der Richtung des durchgezogenen Pfeils K direkt in das Vergaser-Ansaugrohr 10 austreten, und zwar vorzugsweise in den Venturi-Bereich 12 desselben. In der Figur ist jedoch eine weitere Alternative

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gestrichelt dargestellt, gemäß derer der Austrittsbereich der Düse 20 unmittelbar in ein stromauf geschlossenes und stromab offenes zusätzliches Ansaugrohr 58 im Inneren des Vergaser-Ansaugrohrs 10 mündet, so daß der Kraftstoff nur noch in Richtung des gestrichelt dargestellten Pfeils K strömen kann. Das Ansaugrohr 58 kann völlig unabhängig von einem Venturi-Bereich benutzt werden und macht es möglich, daß der den Kraftstoff ansaugende maximale Differenzdruck unabhängig von der Stellung der Drosselklappe 14 für die Luft verfügbar ist- Am stromabwärts gelegenen Ende kann das zusätzliche Ansaugrohr 58 in einen gestrichelt dargestellten Ultraschallzerstäuber 56 einmünden, der für eine Feinzerstäubung des Kraftstoffs und für eine gleichmäßige Verteilung desselben über den Querschnitt des Vergaser-Ansaugrohrs 10 sorgt. Alternativ oder zusätzlich hierzu kann sich im Inneren des zusätzlichen Ansaugrohrs 58 eine willkürlich einstellbare Zusatzdrossel 60 befinden, die im vorliegenden Fall als schwenkbare Drosselklappe dargestellt ist und ein Vermindern des anliegenden Differenzdrucks bzw. ein Anpassen an unterschiedliche Betriebserfordernisse ermöglicht. Das zusätzliche Ansaugrohr 58 umschließt somit in dichter Weise den Austrittsbereich der Düse 20 und mündet irgendwo stromab derselben.

Während bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel das Vergaser-Ansaugrohr 10 einen Venturi-Bereich 12 aufweist, ist darauf hinzuweisen., daß ein solcher nicht unbedingt vorhanden sein muß. Dieses gilt insbesondere im Falle des stromab mündenden zusätzlichen Ansaugrohrs 58 und dann, wenn die auftretenden Unterdrücke zum Ansaugen des Kraftstoffs ausreichen.

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Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wird der Vergaser-Luftdurchsatz M indirekt erfaßt, und zwar mittels eines als Druckfühler ausgebildeten Meßgliedes 62, das mit einer unmittelbar stromauf der Schließ- bzw. Leerlaufstellung der Drosselklappe in das Vergaser-Ansaugrohr 10 mündenden Entnahmeöffnung 6h verbunden ist. Das Meßglied 62 erfaßt die dynamischen Druckwerte im Vergaser-Ansaugrohr 10 und sorgt für eine Differenzbildung gegenüber dem Atmosphärendruck P . Dieses modifizierte Signal des Vergaser-Luftdurchsatzes M wird der Funktionsspeicherungs- und Regeleinrichtung 42 eingegeben, in der auch die den dynamischen Druckwerten zuzuordnenden Luftmengenwerte gespeichert sind und entsprechend weiterverarbeitet werden. Da in den Leerlauf- und Vollaststellungen der Drosselklappe 14 trotz unterschiedlicher Vergaser-Luftdurchsätze M an der Entnahmeöffnung 6k dieselben dynamischen Druckwerte auftreten können, wird mit den Signalen Z und A eine diesbezügliche Unterscheidung vorgenommen. In Abhängigkeit davon, ob die Leerlauf- oder Vollaststellung eingenommen wird, sorgt die Funktionsspeicherungs- und Regeleinrichtung 42 für eine richtige Zuordnung der für diese Fälle gespeicherten, größeren oder kleineren Luftmengenwerte.

Die Betriebszüstände Leerlauf, Teillast und Vollast lassen sich mittels der Signale Z und A erfassen, die von den den Leerlaufund Vollaststellungen der Drosselklappe 14 zugeordneten End- oder Mikroschaltern erzeugt werden. Bei allen diesen Betriebszuständen erfolgen eine Kraftstoff-Grobdosierung mittels der mechanisch ver stellten Düsennadel 24 und eine Kraftstoff-Feindosierung mittels des veränderbaren Luft-Bypasses 34. Dieser wird so einreguliert,

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daß der gemessene Kraftstoff-Istdurchsatz M . dem in Abhängig keit von gemessenen Betriebsparametern genau festgestellten Kraftstoff-Solldurchsatζ Μ_ entspricht. Dadurch ergibt sich stromab ein stets optimales Kraftstoff-Luft-Gemisch.

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Claims (21)

1. Anwaltsakte 1410/4105

   Pierburg GmbH & Co. KG, Leuschstraße 1, 4040 Neuss 13

   Vorrichtung zum Erzeugen eines optimierten Kraftstoff-Luft-Gemisches

   Patentansprüche

   Λ Vorrichtung zum Erzeugen eines optimierten Kraftstoff-Luft-Gemisches für gemischverdichtende, fremdgezündete Brennkraftmaschinen mit einer von Betriebszuständen und der Stellung einer willkürlich einstellbaren Drosselklappe abhängigen Gemischbildung in einem mit einem Festlufttrichter ausgebildeten Vergaser-Ansaugrohr, in das der Kraftstoff über eine in Abhängigkeit von Betriebsparametern sowie vorgegebenen gespeicherten Funktionszusammenhängen mittels Verstellgliedern geregelte Kraftstoff-Dosiereinheit angesaugt wird, wobei mehrere Betriebsparameter-Meßglieder mit einer mit der Dosiereinheit gekoppelten Funktionsspeicherungs- sowie Regeleinrichtung verbunden sind und wobei die Dosiereinheit eine in bezug auf eine in das Vergaser-Ansaugrohr mündende Düse linear verschiebbare Düsennadel aufweist, gekennzeichnet durch eine die Drosselklappe (14) mit der Düsennadel (24) koppelnde mechanische Steuerverbindung (30) für gleichsinnige üffnungs- und Schließverstellungen der Drosselklappe (14) und der Düsennadel (24), durch einen in den Kraftstoff-Ansaugkanal (32) der Kraftstoff-Dosiereinheit (18) einmündenden, veränderbaren Luft-Bypass (34) zum feindosierend regelnden Vermindern des auf den anzusaugenden Kraftstoff ausgeübten Unterdrucks aus dem Ansaugrohr (10) in Abhängigkeit von einem Regelsignal (R), durch Be-

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   triebsparameter-Meßglieder (50, 58) zum Erzeugen von dem Vergaser-Luftdurchsatz (M ) bzw. einer diesen repräsentierenden Größe, ferner der Motortemperatur (T„) sowie dem Kraftstoff-Istdurchsatz (M_Ri) entsprechenden elektrischen Meßsignalen, durch eine elektronische Funktionsspeicherungs- sowie Regeleinrichtung (42), in der der vorgegebene FunktionsZusammenhang zwischen dem Luftdurchsatz (M ), der Motortemperatur (T ) sowie dem optimalen Mischungsverhältnis gespeichert ist und die in Abhängigkeit der gemessenen Luftdurchsatz- sowie Motortemperatur-Meßsignale ein dem Kraftstoff-Solldurchsatz (M„ ) ent-

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   sprechendes Sollwertsignal erzeugt, und durch einen elektronischen Vergleicher (44) , der das Regelsignal (R) als Differenzsignal zwischen dem Sollwertsignal und dem dem Kraftstoff-Istdurchsatz (M„.) entsprechenden Meßsignal erzeugt.
2. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen mit der Atmosphäre verbundenen Luft-Bypass (34) mit einer Bypass-Düse (36) , einer dieser zugeordneten Bypass-Düsennadel (38) und einem die Stellung derselben in Abhängigkeit von dem Regelsignal (R) bestimmenden elektrischen Verstellmotor (40).
3. 3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der elektrische Verstellmotor (40) ein Schrittmotor ist.
4. 4. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet durch eine bezüglich ihres freien Durchtrittsquerschnitts konstante Kraftstoff-Drosselstelle (46) am Eingang des Kraftstoff-Ansaugkanals (32) der Dosiereinheit (18).
5. 5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die

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   Kraftstoff-Drosselstelle (46) als eine in Längsrichtung der Düsennadel (24) verlaufende, mit dem anzusaugenden Kraftstoff (K) verbundene Zuleitung konstanten Querschnitts ausgebildet ist.
6. 6. Vorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Meßglied (50) zum Erzeugen des dem Kraftstoff-Istdurchsatz (M_Ri) entsprechenden Meßsignals ein mit der Kraftstoff-Drosselstelle (46) verbundener Druckfühler ist.
7. 7. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, gekennzeichnet durch einen stellungsvariabel gesteuerten Drosselanschlag (52) für die in Schließrichtung federvorgespannte Drosselklappe (14).
8. 8. Vorrichtung nach Anspruch 7, gekennzeichnet durch einen den Drosselanschlag (52) insbesondere im Leerlaufzustand in Abhängigkeit von der Motordrehzahl (n) drehzahlregelnd verstellenden Schrittmotor (54).
9. 9. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 8, gekennzeichnet durch einen an den Ausgang der Kraftstoff-Dosiereinheit (18) angeschlossenen Ultraschallzerstäuber (56).
10. 10. Vorrichtung nach einem odor muhrcrcn der AnnprUche 1 bin 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Meßglied zum Erzeugen des Meßsignals, welches der den Vergaser-Luftdurchsatz (M₁.) re-

    L·

    präsentierenden Größe entspricht, einen mit dem Ansaugrohr (10) verbundenen, dynamische Druckwerte erfassenden Druckfühler (62) aufweist, der mit der Funktionsspeicherungs- und Re-

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    geleinrichtung (42) verbunden ist, in der die Zuordnung zwischen den dynamischen Druckwerten und dem jeweiligen Luftdurchsatz (M_L) gespeichert ist.
11. 11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der

    Druckfühler (o2) _mit einer unmittelbar stromauf der Drosselklappen-Schließstellung in das Ansaugrohr (10) mündenden Entnahmeöffnung (6^) verbunden ist.
12. 12. Vorrichtung nach Anspruch 10 oder 11, gekennzeichnet durch mit der Funktionsspeicherungs- sowie Regeleinrichtung (42) verbundene Endschalter zum Erzeugen von der Leerlauf- und der Vollaststellung der Drosselklappe (14) entsprechenden Drosselklappen-Signalen (A, Z), mittels derer gleichen dynamischen Druckwerten in der Leerlaufstellung kleine und in der Vollaststellung große gespeicherte Luftdurchsätze zugeordnet werden.
13. 13. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Kraftstoff-Dosiereinheit (18) in etwa in den engsten Venturi-Bereich (12) einmündet.
14. 14. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß sich der Venturi-Bereich (12) und die Einmündung der Dosiereinheit (18) für den gesamten Kraftstoff stromab der willkürlich einstellbaren Drosselklappe (14) befinden.
15. 15. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 14_f dadurch gekennzeichnet, daß die durch eine Feder (48) in Schließrichtung vorgespannte Düsennadel (24) das Ansaugrohr (20) etwa rechtwinklig durchsetzt. - 5 -

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16. 16. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 15, gekennzeichnet durch eine Kraftstoff-Dosiereinheit mit wenigstens zwei Kraftstoff-Ansaugkanälen, denen jeweils eine in das Ansaugrohr (10) einmündende Düse und eine hiermit zusammenarbeitende Düsennadel zugeordnet sind.
17. 17. Vorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die der Düse eines ersten Kraftstoff-Ansaugkanals zugeordnete erste Düsennadel mit der der Düse eines zweiten Kraftstoff-Ansaugkanals zugeordneten zweiten Düsennadel über einen Freilauf so gekoppelt ist, daß die zweite Düsennadel erst nach vollständigem Öffnungshub der ersten Düsennadel einen zusätzlichen Kraftstoff-Ansaugweg freigibt.
18. 18. Vorrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß der veränderbare Luft-Bypass mit dem ersten Kraftstoff-Ansaugkanal verbunden ist und daß der Kraftstoff-Istdurchsatz (M₁,.) als Summe der Kraftstoffdurchsätze beider Kraftstoff-Ansaugkanäle erfaßt wird.
19. 19. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Kraftstoff-Dosiereinheit (18) in ein stromauf geschlossenes und stromab offenes zusätzliches Ansaugrohr (58) im Vergaser-Ansaugrohr (10) stromab der willkürlich einstellbaren Drosselklappe (14) mündet.
20. 20. Vorrichtung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß das zusätzliche Ansaugrohr (58) in einen Ultraschallzerstäuber (56) mündet.
21. 21. Vorrichtung nach Anspruch 19 oder 20, gekennzeichnet durch eine willkürlich einstellbare Zusatzdrossel (60) im Inneren des zusätzlichen Ansaugrohrs (58). - 6 -

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